题目内容
如图19所示,一带电量为、质量为的小球,从距地面高处以一定的初速度水平抛出,在距抛出点水平距离为处有根管口比小球略大的竖直细管,管的上口距地面的。为了使小球能无碰撞地通过管子,可在管子上方整个区域内加一水平向左的匀强电场,求:
(1)小球的初速度的大小;
(2)应加电场的场强大小;
(3)小球落地时的动能。
(1)小球的初速度的大小;
(2)应加电场的场强大小;
(3)小球落地时的动能。
⑴ ⑵ ⑶
本题涉及到自由落体运动、匀减速直线运动等多过程及多种规律。如运动学公式、牛顿第二定律、动能定理等的运用,考查学生对复杂过程的综合分析能力和物理规律的综合运用能力。
要使小球无碰撞地通过管口,则当它到达管口时,速度方向为竖直向下,
(1) 竖直方向小球做自由落体运动,则运动时间为:
水平方向小球做匀减速运动,减速至0,位移为:
解得
(2)水平方向,根据牛顿第二定律
又由运动学公式
解得:
(3)由动能定理得
解得
要使小球无碰撞地通过管口,则当它到达管口时,速度方向为竖直向下,
(1) 竖直方向小球做自由落体运动,则运动时间为:
水平方向小球做匀减速运动,减速至0,位移为:
解得
(2)水平方向,根据牛顿第二定律
又由运动学公式
解得:
(3)由动能定理得
解得
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